إن أفضل علم - الأسئلة التي تجذب أي إنسان وتجبره - محاط بالغموض. لو كان هذا هو الحال ، لكان نوعا الجسيمات قد قضيا على بعضهما البعض ، تاركين الكون متخللًا بالطاقة.
وكما يشهد وجودنا ، فإن ذلك لم يحدث. في الواقع ، يبدو أن الطبيعة لها جزء واحد في 10 مليار تفضيل للمادة على المادة المضادة. إنها واحدة من أعظم الألغاز في الفيزياء الحديثة.
لكن مصادم الهادرون الكبير يعمل بجد ، ويدفع المادة حرفيا إلى أقصى حد ، لحل هذا اللغز الآسر. هذا الأسبوع ، أنشأت CERN شعاعًا من ذرات الهيدروجين المضادة ، مما سمح للعلماء بأخذ قياسات دقيقة لهذه المادة المراوغة لأول مرة.
الجسيمات المضادة متطابقة مع جزيئات المادة باستثناء علامة شحنتها الكهربائية. لذا ، بينما يتكون الهيدروجين من بروتون موجب الشحنة يدور حوله إلكترون سالب الشحنة ، يتكون الهيدروجين المضاد من بروتون مضاد شحنة سالبة يدور بواسطة مضاد للإلكترون موجب الشحنة أو بوزيترون
على الرغم من عدم ملاحظة المادة المضادة البدائية في الكون مطلقًا ، فمن الممكن إنشاء مضاد هيدروجين في معجل الجسيمات عن طريق خلط البوزيترونات والبروتونات المضادة للطاقة المنخفضة.
في عام 2010 ، استولى فريق ALPHA على ذرات مضاد للهيدروجين واحتفظ به لأول مرة. الآن نجح الفريق في إنشاء حزمة من جسيمات الهيدروجين المضادة. في ورقة نشرت هذا الأسبوع في نيتشر كوميونيكيشنز ، أفاد فريق ألفا عن اكتشاف 80 ذرة مضادة للهيدروجين 2.7 متر بعد إنتاجها.
قال المتحدث باسم ألفا جيفري هانجست في بيان صحفي: "هذه هي المرة الأولى التي نتمكن فيها من دراسة مضاد للهيدروجين ببعض الدقة". "نحن متفائلون بأن تقنية ALPHA للصيد ستنتج العديد من هذه الأفكار المستقبلية".
أحد التحديات الرئيسية هو إبقاء مضاد الهيدروجين بعيدًا عن المواد العادية ، بحيث لا يباد الاثنان أحدهما الآخر. للقيام بذلك ، تستخدم معظم التجارب المجالات المغناطيسية لاحتجاز ذرات الهيدروجين المضادة لفترة كافية لدراستها.
ومع ذلك ، فإن المجالات المغناطيسية القوية تقلل من الخصائص الطيفية للذرات المضادة للهيدروجين ، لذلك كان على فريق ALPHA تطوير بنية مبتكرة لنقل ذرات الهيدروجين المضاد إلى منطقة حيث يمكن دراستها ، بعيدًا عن المجال المغناطيسي القوي.
لقياس شحنة الهيدروجين المضاد ، درس فريق ALPHA مسارات الذرات المضادة للهيدروجين المنبعثة من المصيدة في وجود مجال كهربائي. إذا كان للذرات المضادة للهيدروجين شحنة كهربائية ، فإن المجال سوف ينحرف عنها ، في حين أن الذرات المحايدة لن تنحرف.
النتيجة ، استنادًا إلى 386 حدثًا مسجلاً ، تعطي قيمة الشحنة الكهربائية المضادة للهيدروجين عند -1.3 × 10-8. وبعبارة أخرى ، تتوافق شحنتها مع صفر إلى ثمانية منازل عشرية. على الرغم من أن هذه النتيجة لم تكن مفاجئة ، حيث أن ذرات الهيدروجين محايدة كهربائيًا ، فهي المرة الأولى التي يتم فيها قياس شحنة الضد إلى هذه الدقة العالية.
في المستقبل ، يمكن أن يساعد أي اختلاف يمكن اكتشافه بين المادة والمادة المضادة في حل أحد أعظم الألغاز في الفيزياء الحديثة ، وفتح نافذة في عالم جديد من العلوم.
تم نشر الورقة في Nature Communications.
